一种双阶自复位支撑装置及其使用方法

本发明涉及减震工程结构，尤其是涉及一种双阶自复位支撑装置及其使用方法。

背景技术：

1、地震作用下，建筑结构构件会进入非线性阶段，通过弹塑性滞回耗能来耗散一部分的地震输入能量，以此来控制结构的最大地震响应，防止结构在强烈地震作用下发生倒塌。尽管如此，在震后结构仍可能残存较大的残余变形，即结构无法恢复至其初始位置，这将导致建筑使用功能的丧失，并增加震后修复的经济成本，对灾后的重建工作以及社会秩序的恢复都造成极大影响。

2、自复位装置由于其独特的自复位特性而受到了许多研究人员的关注，在建筑中使用自复位装置可有效地减小结构的震后残余变形。然而，自复位特性的实现是以耗能能力的牺牲为代价的，这将造成结构加速度响应被放大，并进一步造成建筑非结构构件的损伤加剧，但现阶段的相关研究仍无法就自复位装置耗能能力与自复位能力之间权衡给出切实可行的解决方案。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种双阶自复位支撑装置及其使用方法，可实现耗能能力与自复位能力的分阶段调控，同时具有可恢复能力强、加工简单、安装便利、易于更换等优点。

2、根据本发明的一个目的，本发明提供一种双阶自复位支撑装置，包括第一支撑部件和第二支撑部件，所述第一支撑部件位于所述第二支撑部件的内部，所述第一支撑部件包括腹板和翼缘，所述翼缘的两端分别固定有第一锚固板和第二锚固板，所述第一锚固板和所述第二锚固板分别位于所述翼缘的两端，所述第一锚固板和所述第二锚固板均固定连接有两块摩擦板，所述摩擦板位于所述腹板的两侧，所述第一锚固板和所述第二锚固板之间固定有复位元件。

3、进一步地，所述第一锚固板和所述第二锚固板与所述翼缘的端部之间设有相同大小的间隙。

4、进一步地，所述翼缘的总长度小于所述第一锚固板与所述第二锚固板之间的距离。

5、进一步地，所述第一锚固板设有中间矩形通孔，所述中间矩形通孔与所述腹板的外径相匹配。

6、进一步地，所述第一锚固板和所述第二锚固板上依次开有呈中心对称的锚固通孔，所述复位元件依次穿过所述第一锚固板和所述第二锚固板上的所述锚固通孔。

7、进一步地，所述复位元件的两端通过锚具与所述第一锚固板和所述第二锚固板固定连接。

8、进一步地，所述腹板上设有槽型通孔，所述摩擦板上设有摩擦通孔和摩擦材料层，所述摩擦板通过高强螺栓组压紧在所述腹板上。

9、进一步地，所述第二支撑部件的一侧为连接端，所述第二支撑部件的另一侧为具有平齐截面的方钢管，所述方钢管内部设有限位板；所述第一锚固板与所述方钢管的端面接触，所述第二锚固板与所述限位板的侧面接触。

10、进一步地，所述复位元件通过所述锚具施加预紧力，所述复位元件的预紧力大于所述摩擦板与所述腹板之间的摩擦力。

11、根据本发明的另一个目的，本发明提供上述一种双阶自复位支撑装置的使用方法，包括如下步骤：

12、当支撑受到的轴向拉伸或压缩变形量小于翼缘端面到第一锚固板或第二锚固板的距离时，腹板与摩擦板之间发生摩擦滑移，摩擦力会部分但不完全抵消所述复位元件的预紧力，此时第一锚固板和第二锚固板会分别被压紧在第二支撑部件的方钢管端面和限位板侧面；

13、当撑受到的轴向压缩变形量大于翼缘端面到第一锚固板或第二锚固板的距离时，第一支撑部件的右侧端面会与第二锚固板的左端面接触，同时第二锚固板的左端面会与限位板的侧面分离，并带动复位元件发生拉伸变形；

14、当撑受到的轴向拉伸变形量大于翼缘端面到第一锚固板或第二锚固板的距离时，翼缘左端面会与第一锚固板的右端面接触，同时第一锚固板的右端面会与第二支撑部件的左端面分离，并带动复位元件发生拉伸变形。

15、本发明技术方案可实现独特的双阶段工作机制，并结合了摩擦耗能机制与自复位机制。当结构造成地震强度较低时，支撑变形较小并处于第一工作阶段，支撑发生摩擦滑移从而耗散能量耗散，减小结构的地震响应；当结构造成地震强度较大时，支撑变形较大并进入第二工作阶段，复位元件受到拉伸变形产生额外复位力，使得支撑在卸载后的残余变形控制在可接受范围内，从而避免建筑震后残留过大的残余变形，提升建筑的震后恢复能力。

技术特征：

1.一种双阶自复位支撑装置，其特征在于，包括第一支撑部件和第二支撑部件，所述第一支撑部件位于所述第二支撑部件的内部，所述第一支撑部件包括腹板和翼缘，所述翼缘的两端分别固定有第一锚固板和第二锚固板，所述第一锚固板和所述第二锚固板分别位于所述翼缘的两端，所述第一锚固板和所述第二锚固板均固定连接有两块摩擦板，所述摩擦板位于所述腹板的两侧，所述第一锚固板和所述第二锚固板之间固定有复位元件。

2.根据权利要求1所述的双阶自复位支撑装置，其特征在于，所述第一锚固板和所述第二锚固板与所述翼缘的端部之间设有相同大小的间隙。

3.根据权利要求1所述的双阶自复位支撑装置，其特征在于，所述翼缘的总长度小于所述第一锚固板与所述第二锚固板之间的距离。

4.根据权利要求1所述的双阶自复位支撑装置，其特征在于，所述第一锚固板设有中间矩形通孔，所述中间矩形通孔与所述腹板的外径相匹配。

5.根据权利要求1所述的双阶自复位支撑装置，其特征在于，所述第一锚固板和所述第二锚固板上依次开有呈中心对称的锚固通孔，所述复位元件依次穿过所述第一锚固板和所述第二锚固板上的所述锚固通孔。

6.根据权利要求5所述的双阶自复位支撑装置，其特征在于，所述复位元件的两端通过锚具与所述第一锚固板和所述第二锚固板固定连接。

7.根据权利要求1所述的双阶自复位支撑装置，其特征在于，所述腹板上设有槽型通孔，所述摩擦板上设有摩擦通孔和摩擦材料层，所述摩擦板通过高强螺栓组压紧在所述腹板上。

8.根据权利要求1所述的双阶自复位支撑装置，其特征在于，所述第二支撑部件的一侧为连接端，所述第二支撑部件的另一侧为具有平齐截面的方钢管，所述方钢管内部设有限位板；所述第一锚固板与所述方钢管的端面接触，所述第二锚固板与所述限位板的侧面接触。

9.根据权利要求6所述的双阶自复位支撑装置，其特征在于，所述复位元件通过所述锚具施加预紧力，所述复位元件的预紧力大于所述摩擦板与所述腹板之间的摩擦力。

10.根据权利要求8所述的双阶自复位支撑装置，其特征在于，包括如下步骤：

技术总结本发明提供了一种双阶自复位支撑装置及其使用方法，包括第一支撑部件和第二支撑部件，第一支撑部件位于第二支撑部件的内部，第一支撑部件包括腹板和翼缘，翼缘的两端分别固定有第一锚固板和第二锚固板，第一锚固板和第二锚固板分别位于翼缘的两端，第一锚固板和第二锚固板均固定连接有两块摩擦板，摩擦板位于所述腹板的两侧，第一锚固板和第二锚固板之间固定有复位元件。本发明当结构造成地震强度较低时，支撑发生摩擦滑移从而耗散能量耗散，减小结构的地震响应；当结构造成地震强度较大时，复位元件受到拉伸变形产生额外复位力，使得支撑在卸载后的残余变形控制在可接受范围内，从而避免建筑震后残留过大的残余变形。技术研发人员：石菲,列文琛,周云,方东健,阿力马斯·叶尔布拉提受保护的技术使用者：广州大学技术研发日：技术公布日：2024/9/26